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1、2021/4/12 1 第八章 間歇式窯爐 主講: 教授 電話: 0371-67758696 2021/4/12 2 本章學(xué)習(xí)目的 在于通過間歇窯和 連續(xù)窯比較,深入了解和掌握硅酸鹽工 業(yè)窯爐的共性與個性特點,以便讀者根 據(jù)實際工作情況運用熱工原理知識,培 養(yǎng)發(fā)現(xiàn)和解決高溫工程問題的基本技能。 本章學(xué)習(xí)要點: 2021/4/12 3 窯形: 圓窯和矩形窯(方窯) 燃料: 煤、重油、煤氣 傳熱形式: 屬于不穩(wěn)定傳熱 低溫階段: 窯內(nèi)以對流傳熱為主 輻射傳熱較少 高溫階段: 窯內(nèi)以氣體輻射傳熱為主 氣流方式: 熱氣體由上而下(倒焰)流動 第一節(jié) 倒焰窯 2021/4/12 4 圓形倒焰窯工作流程示
2、意圖 2021/4/12 5 圓形倒焰窯工作流程示意圖 2021/4/12 6 熱氣體產(chǎn)生于燃燒室,經(jīng)擋火墻、噴火口 至窯頂,然后從上向下流動,經(jīng)產(chǎn)品料垛間 空隙,將制品加熱,再經(jīng)吸火孔、支煙道、 主煙道,最后經(jīng)煙囪排入大氣。由于火焰自 上而下流動,所以稱之為 倒焰窯。 2021/4/12 7 倒焰窯與隧道窯相比主要 優(yōu)點: 1、產(chǎn)品生產(chǎn)適應(yīng)性強,在生產(chǎn)中靈活性大??呻S被 燒制品的工藝要求變更燒成制度。 2、市場適應(yīng)性強。窯爐按每個窯次間歇生產(chǎn),可根 據(jù)市場的定單情況來組織生產(chǎn),容易適應(yīng)市場多 樣化的需求。 3、窯內(nèi)溫度分布比較均勻。 4、生產(chǎn)安排靈活??稍谥苣┖凸?jié)假日停窯休息 5、窯爐基建投
3、資低,占地少,見效快。 2021/4/12 8 倒焰窯與隧道窯相比主要 缺點: 1、隨著窯內(nèi)制品的加熱與冷卻,窯內(nèi)的溫度隨之而變 化,需要不斷調(diào)節(jié)燃料與空氣的比例以實現(xiàn)窯內(nèi)燒成 制度,燒成制度不易控制。 2、燒窯時窯體積蓄熱量,冷窯時窯體積蓄之熱量又散 發(fā)于空氣中,造成能量損失。另外,煙氣離窯溫度較 高,排煙熱損失較大。所以傳統(tǒng)倒焰窯的熱效率較低。 2021/4/12 9 一、倒焰窯窯體結(jié)構(gòu) 1、倒焰窯容積、高度和直徑 決定倒焰窯容積大小的是 產(chǎn)量 ,同時相對單位制 品的能耗也小,但是容積過大,火焰達不到窯的中 心位置,導(dǎo)致窯溫不均,廢品或欠燒品增加。故根 據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品對溫度均勻性的要求、
4、勞動組織 條件、投資大小來決定倒焰窯的體積。 2021/4/12 10 窯的容積包括 拱頂部分 與 拱頂以下 的窯墻部分, 后者計算簡單。圓窯頂部容積及其表面積可按照如 下計算式: V = (/6)f 3(B/2)2 + f2 ; A = (B/2)2 + f2 V-圓窯頂部容積; A-圓窯頂部表面積; B-窯的跨度; f-窯的拱高。 我國倒焰窯的設(shè)計系列為 30、 50、 80、 100、 150、 270 m3等 。 陶瓷用工業(yè)窯爐的容積多為 100 m3。 2021/4/12 11 倒焰窯的 窯高 與 直徑: 決定 窯高 的因素是:制品在燒成過程中所允許 的高溫荷重;沿窯高溫度分布的均勻
5、性;是否方便 裝卸制品等 。 一般倒焰窯為 2.5-4.0m。 圓窯的拱高 一般為直徑的 1/6-1/4。 直徑 是根據(jù)窯橫截面上溫度均勻性來決定的。 火焰由噴火口噴出后控制的距離為 3 m,燒無煙煤時 控制的距離為 2 m,窯的直徑為 5-8 m。 2021/4/12 12 窯墻與窯頂: 窯墻與窯頂構(gòu)成 窯體 :設(shè)計時要考慮足夠的機 械強度以及 蓄熱 和 散熱 問題。在焙燒時砌體所蓄 積的熱量占總耗量的 10-15%,是外表面向外界散 失熱量的數(shù)倍。若厚度過薄,增加散熱,劣化環(huán) 境條件。所以適當采用密度小,導(dǎo)熱系數(shù)低的輕 質(zhì)材料作中間保溫層。一般窯墻的厚度為 0.8- 1.2m。 2、 倒焰
6、窯窯體結(jié)構(gòu) 2021/4/12 13 窯門 (如圖 ): 根據(jù)容積的大小,側(cè)墻上可設(shè)一道或兩道窯門。 在每次裝完窯后,砌兩層耐火磚封閉窯門,門外涂 以耐火泥以增加窯門的嚴密性。在封閉窯門時應(yīng)留 觀察小孔。 也可把砌窯門的耐火磚墻固定砌筑在一 小車上,封閉時,把小車推進,窯門周邊涂以耐火, 出窯時,把小車拉出。通常高為 1.8m,寬為 0.8m。 2021/4/12 14 二、 燃燒設(shè)備 (如圖 ) 燃燒室: 以 重油 燒成的倒焰窯無需灰坑和爐柵;燃 氣 倒焰窯可不設(shè)置 燃燒室。以固體燃料(煤)燃燒必需皆有。 擋火墻: 作用 :是使得火焰具有一定的方向與流速,并防止部分煤 灰污染制品。 噴火口:
7、 是擋火墻與燃燒室上部窯墻之間的空間。合理的截面積是爐 篦水平面積的 1/4-1/5。 山底燃燒室 噴火孔 擋火墻 2021/4/12 15 三、 通風(fēng)設(shè)備 通風(fēng)設(shè)備: 倒焰窯的主要是指: 窯底吸火孔、支煙道、主煙道和煙囪等。 排煙路線: 窯底吸火孔 支煙道 主煙道和 煙囪 大氣 A窯底吸火孔 A支煙道 A主煙道 A煙囪底部 2021/4/12 16 1、吸火孔 作用: 相當于隧道窯排煙口的作用。設(shè)在窯底 (即 窯車平面上 )。 總面積: 如果吸火孔 總面積太大, 火焰一經(jīng)噴火孔 噴出,很快就由吸火孔抽掉,不能充分地把熱量傳給制 品; 如果太小 ,排煙阻力較大,對排煙不利。一般吸火 孔總面積約
8、為窯底面積的 3.0%-7%,容積大的窯選小些的 數(shù)據(jù),容積小的窯取大的數(shù)據(jù)。若原設(shè)計吸火孔面積過 大,可以在裝窯時用墊腳磚適當賭住一點。 形狀: 多是圓形孔,以免產(chǎn)生局部回流現(xiàn)象。每個 孔的直徑一般為 60-100mm,但要設(shè)計異型磚砌筑窯底。 也可用標準直型磚砌窯底,按需要留出矩形(或方形) 的吸火孔。 2021/4/12 17 2、支煙道、主煙道及煙囪 支煙道作用: 分布在窯底吸火孔的下面,起連接 吸火孔和主煙道的作用。 分布: 多做成蜘蛛網(wǎng)式或 做成“非”字形排布。矩形窯支煙道多做成“非” 字形排布。 主煙道作用: 連接支煙道和煙囪的。截面大小要 考慮清理煙道的積灰,高度一般要大于寬度
9、。一般 主煙道長 10m左右。主煙道上的 閘板安設(shè) 位置不宜 緊靠煙囪,以使煙氣在閘板至煙囪底部有一段較穩(wěn) 定的流動,不至因閘板的少許變化而引起窯內(nèi)壓力 的較大波動。 2021/4/12 18 煙囪: 倒焰窯煙囪的使用特點 :一座倒焰窯使用一個煙 囪,建筑費用大。又由于倒焰窯間歇操作,在開始 點火燒窯時,要在煙囪底部臨時火箱燒火,以提高 煙囪抽力,而且在低溫階段,由于煙氣溫度低,往 往會有抽力不足的現(xiàn)象。因此,最好兩座窯共用一 個煙囪, 交替使用 ,使煙囪長期處于熱的狀態(tài),一 直使煙囪具有足夠的抽力。 2021/4/12 19 四、 倒焰窯的工作原理 倒焰窯的工作原理基本與 引射式梭式窯 相同。 倒焰窯內(nèi) 溫度能夠較均勻分布 的原因是由 分散垂直 氣流法則 所決定的: 燒窯時 ,熱煙氣在窯室內(nèi)由上向下流動,這樣窯 內(nèi)溫差將會逐漸減小 ; 冷窯時 ,打開窯頂上的放冷小煙囪閘門,冷空氣 由窯底入窯后上升至窯頂排出,本身被加熱。